CN214231351U - 计算机断层扫描设备 - Google Patents

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CN214231351U CN202022026553.8U CN202022026553U CN214231351U CN 214231351 U CN214231351 U CN 214231351U CN 202022026553 U CN202022026553 U CN 202022026553U CN 214231351 U CN214231351 U CN 214231351U
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Abstract

本实用新型的各实施例涉及一种计算机断层扫描设备。该计算机断层扫描设备包括：用于产生放射线的放射源、探测器以及具有第一光圈块和第二光圈块的准直仪，其中准直仪被设计用于第一光圈块的定位和第二光圈块的定位，使得可以借助于第一光圈块和第二光圈块调节放射线的扇形束的层准直，其中准直仪还被设计为：在获取投影数据期间，使第一光圈块运动和/或使第二光圈块运动，使得扇形束的边界面的位置可以动态地适配于患者待成像区域的边界面的位置，从而基本上避免了扇形束在待成像区域之外穿透患者。该计算机断层扫描设备在机械结构的复杂性方面得到了改善。

Description

计算机断层扫描设备
技术领域
本实用新型涉及一种计算机断层扫描设备。
背景技术
在计算机断层扫描中，特别是在具有高Z覆盖率的短螺旋扫描中，可以借助于动态准直节省大量的剂量。在这里，在螺旋扫描的开始和 /或结束时，借助于光圈使扇形束的边界面的位置动态地适配于患者的待成像区域的边界面的位置，以避免扇形束在待成像区域之外穿透患者。
为此，特别是在高床距的情况下需要高动态性能。另一方面，对于扇形束的层准直，要求高的定位精度。因此，除了被设置用于扇形束的层准直的常规准直仪之外，该常规准直仪并不是为动态准直所需的高速而设计，常规的计算机断层扫描设备还具有专门设计用于动态准直的另一光圈系统。该另一光圈系统也称为快门单元。
因此，对于常规准直仪和快门单元，已经同时使用了两个独立光圈系统，因此增加了差异性、复杂性和成本。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种扇形束的常规准直的备选设备，该备选设备在机械结构的复杂性方面得到了改善。
本实用新型涉及一种用于借助于计算机断层扫描设备获取投影数据的方法，该计算机断层扫描设备包括用于产生放射线的放射源、探测器和具有第一光圈块(Blendenbacke)和第二光圈块的准直仪，该方法包括：
–定位第一光圈块和定位第二光圈块，使得借助于第一光圈块和第二光圈块调节放射线的扇形束的层准直，
–在探测器和放射源在旋转平面中围绕旋转轴线旋转并且同时患者的待成像区域相对于旋转平面运动期间，借助于探测器获取患者待成像区域的投影数据，其中扇形束穿透患者的待成像区域并且入射到探测器上，
–在获取投影数据期间，使第一光圈块运动和/或使第二光圈块运动，使得扇形束的边界面的位置动态地适配于患者待成像区域的边界面的位置，从而基本上避免了、特别是避免了扇形束在待成像区域之外穿透患者，其中患者待成像区域的边界面的位置特别地由于患者待成像区域相对于旋转平面的运动而发生变化。
以这种方式，可以借助于相同的光圈块进行层准直和动态准直。因此，可以省去附加的快门单元，从而可以减少硬件和组装的差异性、复杂性以及成本。
一个实施方式规定，在获取投影数据时，在探测器和放射源绕旋转轴线旋转至少半圈、例如旋转至少一整圈期间，放射线的扇形束的层准直保持恒定。特别地，可以规定，在至少半圈的旋转期间，例如在至少一整圈的旋转期间，第一光圈块的位置保持恒定和/或第二光圈块的位置保持恒定。
投影数据例如可以是多层计算机断层扫描成像检查的投影数据，本领域技术人员也将多层计算机断层扫描成像检查称为多行计算机断层扫描成像检查或多片计算机断层扫描成像检查。
放射线的扇形束的层准直可以例如通过以下方式来调节：借助于第一光圈块和第二光圈块遮蔽对准探测器的如下区域、特别是探测器的如下行的放射线部分，这些区域或行未被选择用于多层计算机断层扫描成像检查。
一个实施方式规定，使扇形束的边界面的位置动态地适配于患者待成像区域的边界面的位置，直到扇形束被第一光圈块和第二光圈块完全遮蔽为止。
一个实施方式规定，分别以至少150毫米/秒、特别是至少175 毫米/秒、例如至少200毫米/秒的速度(例如，相对于和/或垂直于旋转平面的速度)进行第一光圈块的运动和/或第二光圈块的运动，特别是以便使扇形束的边界面的位置动态地适配于待成像区域的边界面的位置。
一个实施方式规定，第一光圈块的运动和/或第二光圈块的运动分别包括至少3000毫米/平方秒、特别是至少3500毫米/平方秒、例如至少4000毫米/平方秒的加速度(例如，相对于和/或垂直于旋转平面的加速度)，特别是以便使扇形束的边界面的位置动态地适配于待成像区域的边界面的位置。
第一光圈块的定位例如可以通过以下方式进行：借助于第一螺纹传动部(Gewindetrieb)将第一螺杆(Gewindespindel)的第一旋转运动转换成第一光圈块的第一平移运动。第一光圈块的运动例如可以通过以下方式进行：借助于第一螺纹传动部将第一螺杆的第二旋转运动转换成第一光圈块的第二平移运动，特别是以便使扇形束的边界面的位置动态地适配于待成像区域的边界面的位置。
第二光圈块的定位例如可以通过以下方式进行：借助于第二螺纹传动部将第二螺杆的第一旋转运动转换成第二光圈块的第一平移运动。第二光圈块的运动例如可以通过以下方式进行：借助于第二螺纹传动部将第二螺杆的第二旋转运动转换成第二光圈块的第二平移运动，特别是以便使扇形束的边界面的位置动态地适配于待成像区域的边界面的位置。
第一光圈块的第一平移运动和第一光圈块的第二平移运动例如可以分别平行于旋转轴线进行。第二光圈块的第一平移运动和第二光圈块的第二平移运动例如可以分别平行于旋转轴线进行。
一个实施方式规定，借助于第一步进电机驱动第一螺杆的第一旋转运动和第一螺杆的第二旋转运动，和/或借助于第二步进电机驱动第二螺杆的第一旋转运动和第二螺杆的第二旋转运动。
一个实施方式规定，第一螺杆的第二旋转运动以磁场定向 (feldorientiert)的方式被控制，和/或第二螺杆的第二旋转运动以磁场定向的方式被控制。一个实施方式规定，第一螺杆的第一旋转运动以磁场定向的方式被控制，和/或第二螺杆的第一旋转运动以磁场定向的方式被控制。
本实用新型还涉及一种计算机断层扫描设备，该计算机断层扫描设备包括：
–用于产生放射线的放射源，
–探测器，以及
–具有第一光圈块和第二光圈块的准直仪，
–其中准直仪被设计用于第一光圈块的定位和第二光圈块的定位，使得可以借助于第一光圈块和第二光圈块调节放射线的扇形束的层准直，
–其中探测器被设计为：在探测器和放射源在旋转平面中围绕旋转轴线旋转并且同时患者的待成像区域相对于旋转平面运动期间，获取患者待成像区域的投影数据，其中扇形束穿透患者的待成像区域并且入射到探测器上，
–其中准直仪还被设计为：在获取投影数据期间，使第一光圈块运动和/或使第二光圈块运动，使得扇形束的边界面的位置可以动态地适配于患者待成像区域的边界面的位置，从而基本上避免了、特别是避免了扇形束在待成像区域之外穿透患者，其中患者待成像区域的边界面的位置特别地由于患者待成像区域相对于旋转平面的运动而发生变化。
一个实施方式规定，准直仪被设计为：在获取投影数据时，在探测器和放射源绕旋转轴线旋转至少半圈、例如旋转至少一整圈期间，使放射线的扇形束的层准直保持恒定。特别地，可以规定，准直仪被设计为：在至少半圈的旋转期间，例如在至少一整圈的旋转期间，使第一光圈块的位置保持恒定和/或使第二光圈块的位置保持恒定。
一个实施方式规定，准直仪被设计为：使扇形束的边界面的位置动态地适配于患者待成像区域的边界面的位置，直到扇形束被第一光圈块和第二光圈块完全遮蔽为止。
一个实施方式规定，准直仪被设计为：分别以至少150毫米/秒、特别是至少175毫米/秒、例如至少200毫米/秒的速度(例如，相对于和/或垂直于旋转平面的速度)来使第一光圈块运动和/或使第二光圈块运动，特别是以便使扇形束的边界面的位置动态地适配于待成像区域的边界面的位置。
一个实施方式规定，准直仪被设计为：分别以至少3000毫米/平方秒、特别是至少3500毫米/平方秒、例如至少4000毫米/平方秒的加速度(例如，相对于和/或垂直于旋转平面的加速度)来使第一光圈块运动和/或使第二光圈块运动，特别是以便使扇形束的边界面的位置动态地适配于待成像区域的边界面的位置。
一个实施方式规定，准直仪具有第一螺杆和第一螺纹传动部，其中第一螺纹传动部被设计为：将第一螺杆的第一旋转运动转换成第一光圈块的第一平移运动，通过该第一平移运动进行第一光圈块的定位，和/或将第一螺杆的第二旋转运动转换成第一光圈块的第二平移运动，通过该第二平移运动进行第一光圈块的运动。
一个实施方式规定，准直仪具有第二螺杆和第二螺纹传动部，其中第二螺纹传动部被设计为：将第二螺杆的第一旋转运动转换成第二光圈块的第一平移运动，通过该第一平移运动进行第二光圈块的定位，和/或将第二螺杆的第二旋转运动转换成第二光圈块的第二平移运动，通过该第二平移运动进行第二光圈块的运动。
一个实施方式规定，第一螺杆的螺距为至少3毫米/转，特别是至少3.5毫米/转，例如至少4毫米/转，和/或第二螺杆的螺距为至少3 毫米/转，特别是至少3.5毫米/转，例如至少4毫米/转。
一个实施方式规定，准直仪具有用于驱动第一螺杆的第一旋转运动和第一螺杆的第二旋转运动的第一步进电机，和/或准直仪具有用于驱动第二螺杆的第一旋转运动和第二螺杆的第二旋转运动的第二步进电机。
一个实施方式规定，计算机断层扫描设备还具有控制单元，该控制单元被设计用于：第一螺杆的第二旋转运动的磁场定向控制和/或第二螺杆的第二旋转运动的磁场定向控制。
一个实施方式规定，控制单元被设计用于：第一螺杆的第一旋转运动的磁场定向控制和/或第二螺杆的第一旋转运动的磁场定向控制。
控制单元例如可以具有至少一个现场可编程门阵列(FPGA)。特别地，磁场定向控制可以在现场可编程门阵列(FPGA)中实现。
因此，一方面可以实现光圈块的高速运动，另一方面可以实现对于光圈块定位的高定位精度。
在本实用新型的范畴中，关于本实用新型的不同实施方式和/或不同权利要求类别(方法、用途、装置、系统、组件等)所说明的特征可以组合成本实用新型的其它实施方式。例如，还可以通过结合方法所说明或所要求保护的特征进一步改进关于装置的权利要求，反之亦然。在这里，方法的功能特征可以通过相应设计的具体部件来实施。除了本实用新型的在本申请中明确说明的实施方式之外，还可以考虑本实用新型的各种如下的其它实施方式，本领域技术人员可以在不脱离由权利要求指定的本实用新型范围的情况下实现这些其它实施方式。
不定冠词“一个”或“一”的使用不排除所涉及的特征也可以存在多个。词语“具有”的使用并不排除由词语“具有”连接的术语可以是相同的。例如，计算机断层扫描设备具有计算机断层扫描设备。词语“单元”的使用不排除：词语“单元”所涉及的对象可以具有在空间上彼此分开的多个部件。
附图说明
在下文中，参考附图借助实施例说明本实用新型。附图中的图示是示意性的、大大简化的并且并不一定按比例绘制。
其中：
图1示出了准直仪；
图2示出了通过使用准直仪对患者进行的多层计算机断层扫描成像检查的图示；
图3示出了用于借助于计算机断层扫描设备获取投影数据的方法的流程图；并且
图4示出了计算机断层扫描设备。
具体实施方式
图1示出了具有第一光圈块K1和第二光圈块K2的准直仪K。第一光圈块支承在第一导轨L1中。第二光圈块支承在第二导轨L2 中。第一光圈块K1和第二光圈块K2分别被设计为弯曲的，并且彼此同轴地布置。第二光圈块K2具有比第一光圈块K1小的曲率半径，使得当从放射源26观察时，第一光圈块K1和第二光圈块K2可以被布置为至少部分重叠。
准直仪K具有第一螺杆S1和第一螺纹传动部T1，其中第一螺纹传动部T1被设计为：将第一螺杆S1的第一旋转运动转换成第一光圈块K1的第一平移运动，通过该第一平移运动进行第一光圈块K1的定位PK1，并且将第一螺杆S1的第二旋转运动转换成第一光圈块K1 的第二平移运动，通过该第二平移运动进行第一光圈块K1的运动 BK1。
准直仪K具有第二螺杆S2和第二螺纹传动部T2，其中第二螺纹传动部T2被设计为：将第二螺杆S2的第一旋转运动转换成第二光圈块K2的第一平移运动，通过该第一平移运动进行第二光圈块K2的定位PK2，并且将第二螺杆S2的第二旋转运动转换成第二光圈块K2 的第二平移运动，通过该第二平移运动进行第二光圈块K2的运动 BK2。
准直仪K具有第一步进电机M1，该第一步进电机M1用于驱动第一螺杆S1的第一旋转运动和第一螺杆S1的第二旋转运动。准直仪 K具有第二步进电机M2，该第二步进电机M2用于驱动第二螺杆S2 的第一旋转运动和第二螺杆S2的第二旋转运动。
图2示出了通过使用准直仪K对患者13进行的多层计算机断层扫描成像检查的图示。
准直仪K被设计用于第一光圈块K1的定位PK1和第二光圈块 K2的定位PK2，使得可以借助于第一光圈块K1和第二光圈块K2调节放射线27的扇形束F的层准直。在这里，放射线27的一部分穿过在第一光圈块K1和第二光圈块K2之间形成的准直仪间隙K0。
探测器28被设计为：在探测器28和放射源26在旋转平面RP中围绕旋转轴线RA旋转并且同时患者13的待成像区域N相对于旋转平面RP运动期间，获取ED患者13的待成像区域N的投影数据，其中扇形束F穿透患者13的待成像区域N并且入射到探测器28上。
此外，准直仪K被设计为：在获取ED投影数据期间使第一光圈块K1运动BK1和/或使第二光圈块K2运动BK2，使得扇形束F的边界面的位置可以动态地适配于患者13的待成像区域N的边界面的位置，从而基本上避免了扇形束F在待成像区域N之外穿透患者13。
借助于患者支承装置10使患者13及其待成像的区域N沿平行于旋转轴线RA的方向Z运动。由于患者13的待成像区域N相对于旋转平面RP运动，患者13的待成像区域N的边界面的位置从位置NG1 改变到位置NG2。
由于第一光圈块K1沿方向Z运动，扇形束F的边界面的位置从位置FG1改变到位置FG2。在这里，放射线27的如下份额被第一光圈块K1遮蔽，该份额在位置FG1处曾是扇形束F的一部分，使得在位置FG2处，放射线27的该份额不再是扇形束F的一部分。如果放射线27的该份额未被遮蔽，则当待成像区域N的边界面位于位置NG2 时，该放射线27的该份额会在待成像区域N之外穿透患者13。
准直仪K被设计为：在获取ED投影数据时，在探测器28和放射源26绕旋转轴线RA旋转至少半圈期间，使放射线27的扇形束F 的层准直保持恒定。
准直仪K被设计为：使扇形束F的边界面的位置FG动态地适配于患者13的待成像区域N的边界面的位置NG，直到扇形束F例如由于准直仪间隙K0的完全闭合而被第一光圈块K1和第二光圈块K2 完全遮蔽为止。特别地，准直仪间隙K0的闭合可以与螺旋扫描的最后部分同步地进行。
图3示出了借助于计算机断层扫描设备1获取投影数据的方法的流程图，该计算机断层扫描设备1包括用于产生放射线27的放射源 26、探测器28以及具有第一光圈块K1和第二光圈块K2的准直仪K，该方法包括：
–定位PK1第一光圈块K1和定位PK2第二光圈块K2，使得借助于第一光圈块K1和第二光圈块K2调节放射线27的扇形束F的层准直，
–在探测器28和放射源26在旋转平面RP中围绕旋转轴线RA 旋转并且同时患者13的待成像区域N相对于旋转平面RP运动期间，借助于探测器28获取ED患者13的待成像区域N的投影数据，其中扇形束F穿透患者13的待成像区域N并且入射到探测器28上，
–在获取ED投影数据期间，使第一光圈块K1运动BK1和/或使第二光圈块K2运动BK2，使得扇形束F的边界面的位置FG1、FG2 动态地适配于患者13的待成像区域N的边界面的位置NG1、NG2，从而基本上避免了扇形束F在待成像区域N之外穿透患者13。
图4示出了计算机断层扫描设备1，该计算机断层扫描设备1具有用于产生放射线27的放射源26、探测器28、准直仪K和控制单元 35，该控制单元35被设计用于第一螺杆S1的第二旋转运动的磁场定向控制和第二螺杆S2的第二旋转运动的磁场定向控制。
计算机断层扫描设备1还具有机架20、隧道形开口9、患者支承装置10和控制装置30。机架20具有固定的支承框架21、倾斜框架 22和转子24。
倾斜框架22借助于倾斜支承装置围绕倾斜轴线相对于固定支承框架21可以倾斜地布置在固定支承框架21处。转子24借助于旋转支承装置围绕旋转轴线RA相对于倾斜框架22可以旋转地布置在倾斜框架22处。旋转轴线RA垂直于倾斜轴线。
患者13可以被引入到隧道形开口9中。采集区域4位于该隧道形开口9中。在采集区域4中，患者13的待成像区域N可以被定位成使得放射线27可以从放射源26到达待成像区域，并且在与待成像区域相互作用之后可以到达放射线探测器28。
患者支承装置10具有支承基座11和用于支承患者13的支承板 12。支承板12相对于支承基座11可运动地布置在支承基座11上，使得支承板12可以沿支承板12的纵向方向被引入到采集区域4中。
控制装置30被设计为接收由探测器获取的投影数据。控制装置 30被设计用于控制计算机断层扫描设备1。控制装置30具有控制单元35、计算机可读介质32和处理器系统36。控制装置30、特别是控制单元35由具有计算机的数据处理系统形成。
控制装置30具有图像重建设备34。借助于图像重建设备34可以基于投影数据来重建医疗图像数据集。
计算机断层扫描设备1具有分别与控制装置30连接的输入装置 38和输出装置39。输入装置38被设计用于输入控制信息，例如，图像重建参数、检查参数等。特别地，输出装置39被设计用于输出控制信息、图像和/或声音信号。

Claims (8)

1.一种计算机断层扫描设备(1)，其特征在于，包括：
–一个放射源(26)，用于产生放射线(27)，
–一个探测器(28)，以及
–一个准直仪(K)，具有一个第一光圈块(K1)和一个第二光圈块(K2)，
–其中所述准直仪(K)被设计用于：定位所述第一光圈块(K1)和定位所述第二光圈块(K2)，使得能够借助于所述第一光圈块(K1)和所述第二光圈块(K2)调节所述放射线(27)的扇形束(F)的层准直，
–其中所述探测器(28)被设计用于：在所述探测器(28)和所述放射源(26)在一个旋转平面(RP)中围绕一个旋转轴线(RA)旋转、并且同时一个患者(13)的一个待成像区域(N)相对于所述旋转平面(RP)运动期间，获取所述患者(13)的所述待成像区域(N)的投影数据，其中所述扇形束(F)穿透所述患者(13)的所述待成像区域(N)并且入射到所述探测器(28)上，
–其中所述准直仪(K)还被设计用于：在获取所述投影数据期间，使所述第一光圈块(K1)运动和/或使所述第二光圈块(K2)运动，使得所述扇形束(F)的边界面的位置(FG1、FG2)能够动态地适配于所述患者(13)的所述待成像区域(N)的边界面的位置(NG1、NG2)，从而基本上避免了所述扇形束(F)在所述待成像区域(N)之外穿透所述患者(13)。
2.根据权利要求1所述的计算机断层扫描设备(1)，其特征在于，
–所述准直仪(K)被设计为：在获取所述投影数据时，在所述探测器(28)和所述放射源(26)绕所述旋转轴线(RA)旋转至少半圈期间，使所述放射线(27)的所述扇形束(F)的层准直保持恒定。
3.根据权利要求1或2所述的计算机断层扫描设备(1)，其特征在于，
–所述准直仪(K)被设计为：使所述扇形束(F)的边界面的位置(FG)动态地适配于所述患者(13)的所述待成像区域(N)的边界面的位置(NG)，直到所述扇形束(F)被所述第一光圈块(K1)和所述第二光圈块(K2)完全遮蔽为止。
4.根据权利要求1或2所述的计算机断层扫描设备(1)，其特征在于，
–所述准直仪(K)被设计为：使所述第一光圈块(K1)和/或所述第二光圈块(K2)分别以至少150毫米/秒的速度运动。
5.根据权利要求1或2所述的计算机断层扫描设备(1)，其特征在于，
–所述准直仪(K)具有一个第一螺杆(S1)和一个第一螺纹传动部(T1)，其中所述第一螺纹传动部(T1)被设计为：将所述第一螺杆(S1)的第一旋转运动转换成所述第一光圈块(K1)的第一平移运动，通过所述第一光圈块(K1)的第一平移运动进行所述第一光圈块(K1)的定位，并且将所述第一螺杆(S1)的第二旋转运动转换成所述第一光圈块(K1)的第二平移运动，通过所述第一光圈块(K1)的第二平移运动进行所述第一光圈块(K1)的运动，和/或
–所述准直仪(K)具有一个第二螺杆(S2)和一个第二螺纹传动部(T2)，其中所述第二螺纹传动部(T2)被设计为：将所述第二螺杆(S2)的第一旋转运动转换成所述第二光圈块(K2)的第一平移运动，通过所述第二光圈块(K2)的第一平移运动进行所述第二光圈块(K2)的定位，并且将所述第二螺杆(S2)的第二旋转运动转换成所述第二光圈块(K2)的第二平移运动，通过所述第二光圈块(K2)的第二平移运动进行所述第二光圈块(K2)的运动。
6.根据权利要求5所述的计算机断层扫描设备(1)，其特征在于，
–所述第一螺杆(S1)的螺距为至少3毫米/转，和/或
–所述第二螺杆(S2)的螺距为至少3毫米/转。
7.根据权利要求5所述的计算机断层扫描设备(1)，其特征在于，
–所述准直仪(K)具有一个第一步进电机(M1)，所述第一步进电机用于驱动所述第一螺杆(S1)的第一旋转运动和所述第一螺杆(S1)的第二旋转运动，和/或
–所述准直仪(K)具有一个第二步进电机(M2)，所述第二步进电机用于驱动所述第二螺杆(S2)的第一旋转运动和所述第二螺杆(S2)的第二旋转运动。
8.根据权利要求5所述的计算机断层扫描设备(1)，其特征在于，还包括一个控制单元(35)，所述控制单元被设计用于：所述第一螺杆(S1)的第二旋转运动的磁场定向控制、和/或所述第二螺杆(S2)的第二旋转运动的磁场定向控制。
CN202022026553.8U 2019-09-17 2020-09-16 计算机断层扫描设备 Active CN214231351U (zh)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19197797.4 2019-09-17
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